CAMX 2018ハイライト：最先端イノベーションが続々発表

今回はCAMX 2018のハイライトを、展示されていた新しい熱可塑性複合材から順不同で紹介します。

TEXIM熱可塑性プリプレグ

インマンミルズ（米国サウスカロライナ州インマン）が展示したTEXIM熱可塑性プリプレグは、同社の特許取得済みコアヤーン製品から作られています。これは補強繊維コア（例：ガラス繊維）が紡績熱可塑性（TP）ステープル繊維でシースされている構造です。右の写真では、TPシースが物理的に押し戻され、ガラス繊維コアが露出しているのがわかります。TPシースは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、または微細ステープル繊維へ押出可能なあらゆるTPポリマーから作れます。TPシースと補強繊維の比率は複合材ニーズに合わせて調整可能で、複合材コアヤーンは織布、編み、その他のテキスタイルプロセスで容易に加工できます。

TEXIMは、工程が繊維製造とテキスタイル加工のみで構成されるため、他の熱可塑性プリプレグより低コストになる可能性があり、良好な統合性、改善されたドレープ性、深絞り金型への追従性を実現すると報告されています。TEXIMガラス繊維および熱可塑性プリプレグファブリックは、多層織布機能により特定の厚さでカスタムオーダー可能で、アラミドフィラメントなどの第3、第4成分を加えて耐衝撃性を付与することもできます。

自動車向け曲面プルトルージョン

前回のCAMX 2018ブログでL&L Productsの自動車部品向け連続複合材構造（CCS）プルトルージョン発表を紹介しました。今回は、曲面構造による自動車向けプルトルージョンの成長という第二のトピックです。トーマス テクニック & イノベーションがCAMX 2018でRadius Pltrusionシステムを展示し、米国での最初の稼働ユニットがシェイプ社（ミシガン州グランドヘイブン）にあることを強調しました。2017年6月『CW』記事「曲面プルトルージョン？」で説明されているように、シェイプ社は金属とプラスチックの自動車部品のグローバルTier 1サプライヤーですが、Radius Pltrusionシステムは「自動車バンパービームの製造を可能にするため」に購入されました。同社は、曲面プルトルージョンを用いた高度に設計された中空・閉断面プロファイルの創出で、2017年CAMX ACEアワードの「市場成長への無限の可能性」部門でファイナリストとなりました。写真に示す通り、Radius Pltrusion技術では単一のテーラードラミネートで複数種類の補強材を使用することも可能です。

ヒートコン・スマートサセプター

ヒートコンは複合材リペア向け装置とサービスを提供しています。同社はCAMX 2018でスマートサセプターヒートブランケット技術を展示し、間接誘導加熱による複合材リペアと硬化への熱適用に革命をもたらしました。電気抵抗ヒートブランケットは数十年にわたり複合材リペアの主力でしたが、比較的堅牢でシンプルながら、熱的に複雑な構造では十分な温度均一性を達成できないことがよくあります。ブランケット面全体に均一に熱を発生させますが、複雑な構造では材料密度の違いや下部構造のヒートシンクにより熱吸収が不均一になります。対照的にスマートサセプター技術は、ヒートブランケットをアクティブ技術へ変革し、目標温度に達した領域への電力（熱）を減らしながら、より冷たい領域へ継続的に熱を供給します。これによりヒートシンクを緩和し、温度均一性を向上させ、リペアと二次接合作業で元のパーツ製造条件を再現し、必要な構造的完全性を提供します。

仕組みは、ヒートブランケットの一次ワイヤを抵抗加熱用の電源ではなく、高周波誘導電源に接続することです。エネルギーは電磁的に二次加熱ワイヤへ伝達されます。この二次ワイヤは、所望の硬化温度でキュリー温度を持つよう設計された金属合金を使用します。キュリー温度は、金属合金が磁気特性を失い、誘導加熱による発熱能力を失う温度です。したがって、所望の硬化/保持温度になると、ホットスポットは加熱を停止し、温度が下がれば硬化プログラムに従って再び加熱を開始します。スマートサセプターホットボンダーユニットに入力された硬化プログラムに従います。複雑な複合材スキンパネル（ハットストリンガー補強）を用いたデモンストレーションテストでは、硬化中の最も高温点と最も低温点の温度差が5℃に抑えられたのに対し、抵抗ヒートブランケットでは14℃でした。

ハンツマン、リーフスプリング、ホイール、薄肉エアロン、ナノテクノロジーを前進

ハンツマン アドバンスト マテリアルズブースには多様な興味深い複合材パーツが展示されていました。MBHAコンポジッツ（別名ZIURコンポジットソリューションズ、スペイン・ビジャレアル）製の自動車用リーフスプリングは、大型トラック用で、ハンツマン エポキシ樹脂を高圧樹脂移動成形（HP-RTM）プロセスで使用して製造されています。『CW』はエポキシプリプレグとポリウレタン樹脂HP-RTMによるガラス繊維リーフスプリングを報じてきましたが、エポキシとHP-RTMによるリーフスプリングは初めてです。「1年以上かけてエポキシ処方を改良し、HP-RTMで最高の性能を引き出しました」とハンツマン ビジネス開発マネージャーのマット・ポーグ氏は語ります。この製品ではTgは考慮されたがクリティカルではなかったとのこと。「排気システムに近い複合材用途向けに、より高Tgの新システムも用意しています」と付け加えます。

もう一つの自動車複合材応用として、ESEカーボン製のオール炭素繊維強化ポリマー（CFRP）一体成形ホイールが展示されていました。「カーボン複合材ホイールは高性能と燃費向上で望まれますが、高コストが普及の主要な課題でした」とESEカーボンCEOのカルロス・エルミダ氏は説明します。「当社のホイールはインフュージョン成形で、樹脂選択の柔軟性が高く、自動車業界にとってよりコスト効率が良いです。ジョージア州ジャスパーの施設スケールアップ完了後、3時間で25本生産可能になります。」ESEカーボンはハンツマン アラルダイト エポキシ樹脂を使用。「Tg 200℃以上、インフュージョンに適した良好な流動性、優れた外観仕上げの達成能力を求めました」と同氏。カーボン複合材ホイールへの関心は高いが、高温・構造要件が非常に厳しい製品だとエルミダ氏。現在構造・性能試験（加熱試験含む）を完了中。「2019年初頭までに実走行テストへ進みます。」最初はアフターマーケットとハイエンド/低生産台数の高性能車モデルをターゲット。「生産スケールアップに伴い、より高生産モデルへ進出します。」軽量ホイールは重量削減に乗数効果があり、「回転慣性のせいで、ホイールで1ポンド削減すれば、車の他の場所で約4ポンド削減したのと同等です。」電気自動車でもバッテリー重量が高く、それを他で相殺する必要があるためこの魅力は変わりません。

もう一つの注目パーツは、エアバス、ノース シンプライ テクノロジー（NTPT）、デシジョン SA、RUAG、ローザンヌ連邦工科大学、スイス北西応用科学芸術大学のロゴが入ったCFRPエアロンでした。「NTPTから、独自の薄肉プリプレグ製造システムで商用機デモンストレーター用エアロンを製造するのに適したエポキシ樹脂を求められました」とハンツマン 航空宇宙マーケティングマネージャーのカイル・イングラム氏は語ります。「エポキシ処方を提供し、NTPTが独自工法でスプレッドトウ炭素繊維プリプレグを製造。完成パーツは、薄肉プリプレグで量産型航空機構造が作れることを実証しました。」イングラム氏は、従来の炭素繊維プリプレグ構造のコストは依然として高く、狭胴機の主翼と胴体への幅広い採用には至っていないと指摘。「薄肉プリプレグがこの扉を開きますが、量産コストとレート目標を満たせることを証明しなければなりません。」

『CW』はハンツマン イノベーション担当VPのデビッド・ハトリック氏とも、同社によるナノコンプ テクノロジーズ買収について語りました。「ナノコンプのハンツマンへの統合プロセスはほぼ完了しています」とハトリック氏。ハンツマンが優先的に開発を進めているナノコンプ テクノロジーズのMIRALONカーボンナノチューブ（CNT）ファイバーの3つの主要分野：

• 加熱システム — 導電性および放射性システム（例：自動車用途）
• 導電性接着剤
• 複合材、NASAプログラムによる第2世代、より配向した「スーパーファイバー」の開発（現在のMIRALON CNTファイバーよりさらに高特性）

MIRALONシートを複合材ラミネートのインターリーフとして使用する技術もありますが、ハトリック氏によれば優先度は高くない。「ハンツマンとナノコンプのR&Dチームはうまく融和し、明確なマイルストーンが設定されています。」MIRALONファイバーがCNT技術を繊維形態で提供する点が、粒子状での作業と比較して魅力的だったとのこと。「樹脂中またはラミネート形態でカプセル化するつもりです。」ヘイデールとグラフェン材料でも作業中。同様にグラフェンをカプセル化し、樹脂にプレミックスして提供するアプローチ。「課題は、サプライチェーンの寿命を通じて安定した良好な分散を得ることです」とハトリック氏。「材料をよく知り、生産でスケールでき、良好な製品サポートを提供できる必要があります。」